Analisis Stabilitas Transien Dan Perancangan Pelepasan Beban Pada Joint Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java - ITS Repository

111 

Teks penuh

(1)

TUGAS AKHIR - TE 091399

ANALISIS STABILITAS TRANSIEN DAN PERANCANGAN PELEPASAN BEBAN PADA JOINT OPERATION BODY (JOB) PERTAMINA-PETROCHINA EAST JAVA

DENNY YUSUF SEPRIAWAN NRP 2212 106 032

Dosen Pembimbing

Dr. Ir. Margo Puj iantara, MT Febby Agung Pramuj i, ST, MT

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri

(2)

FINAL PROJECT - TE 091399

ANALYSIS OF TRANSIENT STABILITY AND PLANNING LOAD SHEDDING SCHEME ON ELECTRICITY SYSTEM OF JOINT OPERATION BODY (JOB) PERTAMINA-PETROCHINA EAST JAVA

DENNY YUSUF SEPRIAWAN NRP 2212 106 032

Advisor

Dr. Ir. Margo Puj iantara, MT Febby Agung Pramuj i, ST, MT

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTEMENT Faculty of Industrial Technology

(3)
(4)

ANALISIS STABILITAS TRANSIEN DAN PERANCANGAN PELEPASAN BEBAN PADA JOINT OPERATION BODY

(JOB) PERTAMINA-PETROCHINA EAST JAVA

Nama Mahasiswa : Denny Yusuf Sepriawan

NRP : 2212106032

Dosen Pembimbing 1 : Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT. Dosen Pembimbing 2 : Feby Agung Pramuji, ST., MT.

Pada tugas akhir ini analisis yang dilakukan kestabilan transien meliputi kestabilan tegangan, dan kestabilan frekuensi saat terjadi generator lepas, pengasutan motor, dan hubung singkat.

Software yang digunakan dalam menganalisis fenomena kestabilan

transien ini yaitu ETAP 7.5. Hasil simulasi menunjukkan bahwa pada kasus lepasnya generator CNT TRBN 2, generator G102-D , generator ONAN DIESEL pada konfigurasi standalone mengakibatkan sistem menjadi tidak stabil karena jumlah beban yang ditanggung pembangkit lebih besar dari kapasitas pembangkit. Hal ini menyebabkan tegangan dan frekuensi turun. Untuk mengembalikan kestabilan sistem, untuk lepasnya satu generator memerlukan pelepasan beban). Pada kasus lepasnya generator CNT TRBN 2, generator G102-D , generator CNTR TRBN 2 dan CNTR TRBN pada konfigurasi integrasi mengakibatkan sistem menjadi tidak stabil karena jumlah beban yang ditanggung pembangkit lebih besar dari kapasitas pembangkit. Hal ini menyebabkan tegangan dan frekuensi turun .Untuk mengembalikan kestabilan sistem, untuk lepasnya satu generator memerlukan pelepasan beban. Pada kasus hubung singkat saat konfigurasi belum terintegrasi jika bus MV-SWGR-2-A mengalami hubung singkat 3 phasa bus BB MCC PAD C,BB MCC PAD B,MV-SWGR-2-B, mengalami voltage sagging dengan tegangan terendah mencapai 11%. Selain itu,sistem kelistrikan di plant CPA JOB PPEJ sangat handal dalam hal motor starting sebesar 282KW.

Kata Kunci : Kestabilan transien, gangguan transien, load shedding

(5)

Halaman ini sengaja dikosongkan

(6)

TRANSIENT STABILITY ANALYSIS AND PLANNING OF LOAD SHEDDING SCHEME AT JOINT OPERATION BODY

(JOB) PERTAMINA-PETROCHINA EAST JAVA

AT PT. LINDE INDONESIA GRESIK

Name of Student : Denny Yusuf Sepriawan

NRP : 2212106032

Consultative Lecturer 1 : Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT.

Consultative Lecturer 2 : Feby Agung Pramuji, ST., MT.

In this final transient stability analysis conducted include voltage stability, frequency stability, and stability in the event of generator rotor angle off, motor starting and short circuit. Software that is used in analyzing the transient stability of this phenomenon is ETAP 7.0.0. Simulation results show that the loss of a generator when the generator 5 active load shedding schemes require the first stage. In this case, the system frequency dropped to 89.88% and again a steady 97.57% or 48.7 Hz so that load shedding is necessary to improve the system. To restore the stability of the system, requires a 2-stage load shedding by removing 24.63% of the total load (1.444 MW) so that the frequency is stable at 100.1% or 50.05 Hz. In short circuit at 3.15 kV bus, the system frequency drops until it reaches the bottom at 22.43% condition necessitating isolation of disturbance through the opening in source circuit breaker interference. In addition, the case is still allowed when the motor start current generator 6 is not a significant effect on the frequency response and voltage on the system so the system is still in a state that is allowed.

Keywords: Transient Stability, transient disturbances, Load Shedding

(7)

Halaman ini sengaja dikosongkan

(8)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang selalu memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul :

“Analisis Stabilitas Transien dan Perancangan Pelepasan Beban pada Joint Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java”

Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana teknik pada bidang studi Teknik Sistem Tenaga, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang banyak berjasa terutama dalam penyusunan Tugas Akhir ini, yaitu :

1. Segenap keluarga, terutama Bapak dan Ibu tercinta yang selalu memberikan dukungan dan doa untuk keberhasilan putranya.

2. Bapak Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT. dan Bapak Febby Agung Pramuji,ST,MT. selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan saran serta bimbingannya.

3. Teman teman kos yang selalu memberi semangat dan dukungan  4. Seluruh rekan seperjuangan LJ POWER 2012 atas kebersamaan dan

kerjasamanya selama 2 tahun ini.

5. Seluruh keluarga besar Teknik Elektro ITS, para dosen, karyawan, mahasiswa, serta rekan-rekan D3 Teknik Elektro atas dukungan, masukan, dan kerjasamanya selama masa kuliah dan Tugas Akhir ini.

Besar harapan penulis agar Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat dan masukan bagi banyak pihak. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik, koreksi, dan saran dari pembaca yang bersifat membangun untuk pengembangan ke arah yang lebih baik.

Surabaya, desember 2014

Penulis

(9)

Halaman ini sengaja dikosongkan

(10)

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL ...xiii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ...1

1.2 Permasalahan ...1

1.3 Tujuan ...2

1.4 Metodologi...2

1.5 Sistematika ...4

1.6 Relevansi ...4

BAB II DASAR TEORI 2.1 Definisi Kestabilan ...6

2.2 Kestabilan Sistem Tenaga Listrik ...6

2.2.1 Kestabilan Sudut Rotor ...8

2.2.2 Kestabilan Tegangan ...13

2.2.3 Kestabilan Frekuensi ...14

2.3 Kestabilan Transien ...14

2.4 Kejadian yang Mempengaruhi Kestabilan ...18

2.5 Persamaan Ayunan Generator ...19

2.6 Sistem Pengoperasian Pelepasan Beban ...22

2.6.1 Pelepasan Beban Secara Manual ...23

2.6.2 Pelepasan Beban Secara Otomatis ...24

2.7 Standar Tegangan ...24

2.7 Standar Frekuensi ...26

2.7 Standar Pelepasan Beban ...26

(11)

BAB IIISISTEM KELISTRIKAN PLANT CPA JOB P-PEJ(CENTRAL PROCESSING AREA JOINT OPERATING BODY PERTAMINA – PETROCHINA EAST JAVA), TUBAN

3.1. Sistem Kelistrikan Plant CPA JOB P-PEJ (Central Processing Area Joint Operating Body Pertamina –

Petrochina East Java), Tuban ... 28

3.2. Sistem Distribusi Tenaga Listrik Plant CPA JOB P-PEJ (Central Processing Area Joint Operating

Body Pertamina – Petrochina East Java), Tuban ... 31

3.3. Beban Pada Sistem Kelitrikan Plant CPA JOB P-PEJ (Central Processing Area Joint OperatingBody

Pertamina – Petrochina East Java), Tuban ... 31

BAB IV SIMULASI DAN ANALISIS KESTABILAN

TRANSIEN DI PT. ASAHIMAS FLAT GLASS TBK SIDOARJO FACTORY

4.1 Pemodelan Sistem Kelistrikan Plant CPA Pertamina-Petrochina Tuban Jatim ...36 4.2 Studi Kasus Simulasi Stabilitas Transient ...37 4.3 Simulasi Stabilitas Transient ...44

4.3.1 Mode operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) ...45 4.3.2 Mode operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF LS 1. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=3,1s) ...47 4.3.3 Mode operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF LS 2. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=3,1s) Load Shedding 2 (t=3,2s) ...49 4.3.4 Mode operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF. Integrasi : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) ...51 4.3.5 Mode operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF LS1. Integrasi : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (3,441) ...53 4.3.6 Mode operasi Gen 102-D OFF. StandAlone : Gen 102-D Delete (t=3s) ...55 4.3.7 Mode operasi Gen G102-D OFF. StandAlone : Gen G102-D Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=13) ...57

(12)

4.3.8 Mode operasi Gen G102-D OFF. Integrasi : Gen

G102-D Delete (t=3s) ...59

4.3.9 Mode operasi Gen ONAN DIESEL OFF. StandAlone : Gen ONAN DISESL Delete (t=3s) ...61

4.3.10 Mode operasi Gen ONAN DIESEL OFF LS 1. StandAlone : Gen ONAN DISESL Delete (t=3s) Load Shedding 1(t=3,38) ...63

4.3.11 Mode operasi Gen ONAN DIESEL OFF. Integrasi : Gen ONAN DISESL Delete (t=3s) ...65

4.3.12 Mode operasi Gen CNT + CNT 2 OFF. Integrasi : Gen CNT +CNT 2 Delete (t=3s) ...67

4.3.13 Mode operasi Gen CNT + CNT 2 OFF LS 1. Integrasi : Gen CNT +CNT 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=3,24)... ..69

4.3.14 Mode operasi Gen CNT + CNT 2 OFF LS 2. Integrasi : Gen CNT +CNT 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=3,24) Load Shedding 2 (t=3,41) ...71

4.3.15 Mode operasi MtrStart 1. StandAlone : Motor Start, CB Close (t=3s) ...73

4.3.16 Mode operasi MtrStart 2. StandAlone : Motor Start, CB Close (t=3s) ...75

4.3.17 Mode operasi MtrStart 1. Integrasi : Motor Start, CB Close (t=3s)... ...77

4.3.18 Mode operasi MtrStart 2. Integrasi : Motor Start, CB Close (t=3s)... ...79

4.3.19 Mode operasi SHORTCIRCUIT. StandAlone : ShortCircuit (t=3,0s) CB open (t=3,01s) ...81

4.3.20 Mode operasi SHORTCIRCUIT. Integrasi : ShortCircuit (t=3s) CB open (t=3,01s) ...83

BAB VKESIMPULAN 5.1 Kesimpulan ...86

5.2 Saran ...87

DAFTAR PUSTAKA ...89

BIODATA PENULIS ...91 LAMPIRAN (Single Line Diagram)

(13)

Halaman ini sengaja dikosongkan

(14)
(15)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tegangan Kedip Standarts SEMI F47 and F42 ... 26

Tabel 2.2 Skema Pelepasan Beban Tiga Langkah ... 27

Tabel 3.1. Data Generator pada Plant CPA JOB P-PEJ, Tuban.. ... 28

Tabel 3.2. Data Trafomator pada Plant CPA JOB P-PEJ, Tuban. ... 31

Tabel 3.3. Data Beban Motor pada Plant CPA JOB P-PEJ, Tuban ... 32

Tabel 4.1. Studi Kasus Analisa Stabilitas Transient ... 38

Tabel 4.2. Penjelasan Kasus Stabilitas Transient ... 41 .

(16)

Halaman ini sengaja dikosongkan

(17)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Klasifikasi Kestabilan Sistem Tenaga ... 8

Gambar 2.2. Single Line Diagram Sistem Dua Mesin ... 10

Gambar 2.3. Diagram Impedasi Sistem Dua Mesin ... 10

Gambar 2.4. Diagram Phasor Sistem Dua Mesin ... 11

Gambar 2.5. Diagram Skema untuk Studi Kestabilan ... 12

Gambar 2.6. Kurva Sudut Daya Karakteristik Respon Generator Pada Keadaan Gangguan ... 18

Gambar 2.7. Perubahan Frekuensi Sebagai Fungsi Waktu Dengan Adanya Pelepasan Beban ... 23

Gambar 2.8. Definisi Voltage Magnitude Event Berdasarkan Standar IEEE 1159-195 ... 26

Gambar 3.1. Single Line Diagram pada Sistem Kelistrikan Plant CPA JOB P- PEJ Tuban Konfigurasi belum terintergrasi. ... 29

Gambar 3.2. Single Line Diagram pada Sistem Kelistrikan Plant CPA JOB P- PEJ Tuban Konfigurasi belum terintergrasi. ... 30

Gambar 4.1. Single Line Diagram pada Sistem Kelistrikan Plant CPA JOB P- PEJ Tuban Konfigurasi belum terintergrasi. ... 36

Gambar 4.2. Single Line Diagram Konfigurasi Integrasi ... 37

Gambar 4.3. Respon Frekuensi Saat Konf 1. Mode operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s). ... 45

Gambar 4.4. Respon Tegangan saat Konf 1. Mode Operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s). ... 46

Gambar 4.5. Respon Tegangan saat Konf 1. Mode Operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF LS 1. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=3,3s). ... 47

Gambar 4.6. Respon Trekuensi saat Konf 1. Mode Operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF LS 1. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=3,3s). ... 48

(18)

Gambar 4.7. Respon Tegangan saat Konf 1. Mode Operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF LS 2. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=3,121s) Load Shedding 2 (t=3,221s). ... 49 Gambar 4.8. Respon Frekuensi saat Konf 1. Mode Operasi Gen

CENT.TRBN 2 OFF LS 2. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=3,1s) Load Shedding 2 (t=3,2s) ... 50 Gambar 4.9. Respon Tegangan saat Konf 2. Mode Operasi Gen

CENT.TRBN 2 OFF. Integrasi : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s). ... 51 Gambar 4.10. Respon Frekuensi saat Konf 2. Mode Operasi Gen

CENT.TRBN 2 OFF. Integrasi : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s). ... 52 Gambar 4.11. Respon Tegangan pada saat Mode Operasi Gen

CENT.TRBN 2 OFF LS1. Integrasi : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (3,441). ... 53 Gambar 4.12. Respon Frekuensi pada saat Mode Operasi Gen

CENT.TRBN 2 OFF LS1. Integrasi : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (3,441) ... 54 Gambar 4.13. Respon Tegangan pada saat Mode Operasi Gen

G102-D OFF. StandAlone : Gen G102-D Delete (t=3s). ... 55 Gambar 4.14. Respon Frekuensi pada saat Mode Operasi Gen

G102-D OFF. StandAlone : Gen G102-D Delete (t=3s). ... 56 Gambar 4.15. Respon Tegangan pada saat Mode Operasi Gen

G102-D OFF. StandAlone : Gen G102-D Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=13s). ... 857 Gambar 4.16. Respon Frekuensi pada saat Mode Operasi Gen

G102-D OFF. StandAlone : Gen G102-D Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=13s). ... 58 Gambar 4.17. Respon Tegangan pada saat Mode Operasi Gen

G102-D OFF. Integrasi : Gen G102-D Delete (t=3s). .. 59 Gambar 4.18. Respon Frekuensi pada saat Mode Operasi Gen

G102-D OFF. Integrasi : Gen G102-D Delete (t=3s). .. 60

(19)

Gambar 4.19. Respon Tegangan pada saat Mode Operasi Gen ONAN DIESEL OFF. StandAlone : Gen ONAN DISESL Delete (t=3s). ... 61 Gambar 4.20. Respon Frekuensi pada saat Mode Operasi Gen

ONAN DIESEL OFF. StandAlone : Gen ONAN DISESL Delete (t=3s). ... 62 Gambar 4.21. Respon Tegangan pada saat Mode Operasi Gen

ONAN DIESEL OFF LS 1. StandAlone : Gen ONAN DISESL Delete (t=3s) Load shedding 1(t=3,36). ... 63 Gambar 4.22. Respon Frekuensi pada saat Mode Operasi Gen

ONAN DIESEL OFF LS 1. StandAlone : Gen ONAN DISESL Delete (t=3s) Load shedding 1(t=3,36). ... 64 Gambar 4.23. Respon Tegangan pada saat Mode Operasi Gen

ONAN DIESEL OFF. Integrasi : Gen ONAN DISESL Delete (t=3s). ... 65 Gambar 4.24. Respon Frekuensi pada saat Mode Operasi Gen

ONAN DIESEL OFF. Integrasi : Gen ONAN DISESL Delete (t=3s). ... 66 Gambar 4.25. Respon Tegangan pada saat Mode Operasi Gen CNT

+ CNT 2 OFF. Integrasi : Gen CNT +CNT 2 Delete (t=3s). ... 67 Gambar 4.26. Respon Frekuensi pada saat Mode Operasi Gen CNT

+ CNT 2 OFF. Integrasi : Gen CNT +CNT 2 Delete (t=3s) ... 68 Gambar 4.27. Respon Tegangan pada saat Mode Operasi Gen CNT

+ CNT 2 OFF. Integrasi : Gen CNT +CNT 2 Delete (t=3s) Load shedding 1(t=3,26). ... 69 Gambar 4.28. Respon Frekuensi pada saat Mode Operasi Gen CNT

+ CNT 2 OFF. Integrasi : Gen CNT +CNT 2 Delete (t=3s) Load shedding 1(t=3,26). ... 70 Gambar 4.29. Respon Tegangan pada saat Mode Operasi Gen CNT

+ CNT 2 OFF. Integrasi : Gen CNT +CNT 2 Delete (t=3s) Load shedding 1(t=3,26) Load shedding 2(t=3,41). ... 71 Gambar 4.30. Respon Frekuensi pada saat Mode Operasi Gen CNT

+ CNT 2 OFF. Integrasi : Gen CNT +CNT 2 Delete (t=3s) Load shedding 1(t=3,26) Load shedding 2(t=3,41. ... 72

(20)

Gambar 4.31. Respon Tegangan pada saat Mode Operasi MtrStart 1. StandAlone : Motor Start, CB Close (t=3s). ... 73 Gambar 4.32. Respon Frekuensi pada saat Mode Operasi MtrStart 1.

StandAlone : Motor Start, CB Close (t=3s). ... 74 Gambar 4.33. Respon Tegangan pada saat Mode Operasi MtrStart 2.

StandAlone : Motor Start, CB Close (t=3s). ... 75 Gambar 4.34. Respon Frekuensi pada saat Mode Operasi MtrStart 2.

StandAlone : Motor Start, CB Close (t=3s). ... 76 Gambar 4.35. Respon Tegangan pada saat Mode Operasi MtrStart 2.

Integrasi : Motor Start, CB Close (t=3s) ... 77 Gambar 4.36. Respon Frekuensi pada saat Mode Operasi MtrStart 1.

Integrasi : Motor Start, CB Close (t=3s) ... .78 Gambar 4.37. Respon Tegangan pada saat Mode Operasi MtrStart 2.

Integrasi : Motor Start, CB Close (t=3s). ... 89 Gambar 4.38. Respon Frekuensi pada saat Mode Operasi MtrStart 2.

Integrasi : Motor Start, CB Close (t=3s). ... 80 Gambar 4.39. Respon Frekuensi pada saat Mode Operasi

SHORTCIRCUIT. StandAlone : ShortCircuit (t=3s) CB open (t=3,01s). ... 81 Gambar 4.40. Respon Tegangan pada saat Mode Operasi

SHORTCIRCUIT. Integrasi : ShortCircuit (t=3s) CB open (t=3,01s). ... 82 Gambar 4.41. Respon Tegangan pada saat Mode Operasi

SHORTCIRCUIT. Integrasi : ShortCircuit (t=3s) CB open (t=3,01s) ... 83 Gambar 4.42. Respon Frekuensi pada saat Mode Operasi

SHORTCIRCUIT. Integrasi : ShortCircuit (t=3s) CB open (t=3,01s) ... 83

(21)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Saat ini blok Tuban dioperasikan oleh PT Pertamina dan Petrochina, sehingga disebut Joint Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java. Area operasi JOB Pertamina-Pertamina-Petrochina East Java untuk memproduksi minyak dan gas (MIGAS) berasal dari tiga kabupaten, yaitu Kabupaten Bojonegoro, Tuban dan Gresik. MIGAS dari Bojonegoro dan Tuban hasil dari pengboran dialirkan melalui perpipaan menuju Central Processing Area untuk proses pemisahan fluida dan gas lebih lanjut.

Kebutuhan listrik dewasa ini semakin meningkat di sector industri. Listrik merupakan energi yang sangat penting untuk aktivitas industri. Oleh karena itu, kualitas listrik yang baik haruslah dipenuhi agar kebutuhan konsumen terpenuhi. Perubahan beban yang bervariatif berdampak pada kestabilan sistem. Jika daya mekanik pada poros penggerak awal tidak dengan segera menyesuaikan dengan besarnya daya elektrik pada beban listrik, maka frekuensi dan tegangan akan bergeser dari posisi normal. Perubahan yang signifikan dapat menyebabkan sistem keluar dari batas stabil. Oleh karena itu, perubahan beban harus diikuti dengan perubahan daya penggerak generator. Hal ini dimaksudkan agar terjadi keseimbangan antara daya beban dan daya suplai. Sehingga frekuensi dan tegangan sistem tetap terjaga pada posisi normal..

1.2 Perumusan Masalah

Permasalahan yang akan dibahas pada Tugas Akhir ini : 1. Bagaimana pola operasi pada sistem kelistrikan di Joint

Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java. 2. Bagaimana respon frekuensi dan tegangan di Joint

Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java saat dilakukan analisis kestabilan transient.

3. Bagaimana merancang mekanisme Load Shedding (pelepasan beban) yang handal pada Joint Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java.

(22)

Batasan-batasan yang digunakan untuk menganalisis antara lain:

1. Analisis Kestabilan Transien di Joint Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java dilakukan saat 10 generator baik turbin maupun engine yang aktif dengan memperhatikan respon sistem, yang meliputi respon frekuensi, tegangan akibat adanya gangguan generator lepas terhadap sistem di Joint Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java .

2. Analisis stabilitas transient terhadap gangguan hubung singkat dilakukan pada bus 2500A-MV-SWGR-02-B untuk konfigurasi integrasi dan bus MV-SWGR-2-A untuk konfigurasi stand alone

3. Motor starting digunakan pada bus MV-SWGR-2-A dan

WTR DISPOSAL adalah motor S-PUMP PP-8300-A-1 dan NEW P4 sebesar 282 kW masing masing.

4. Perangkat lunak yang digunakan ialah ETAP 7.5

1.3 Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dari Tugas Akhir ini adalah :

1. Melaksanakan review studi kestabilan transien di Joint Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java untuk mendapatkan rekomendasi yang diperlukan sehingga dicapai keandalan serta stabilitas yang layak sehingga mampu mengatasi setiap gangguan-gangguan yang mungkin terjadi. 2. Merancang suatu skema yang handal agar sistem kelistrikan

pada Joint Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java dapat kembali stabil ketika terjadi gangguan yang dapat menyebabkan sistem tidak stabil.

1.4 Metodologi

Metodologi yang di pakai dalam Tugas Akhir ini meliputi beberapa tahap :

1. Studi Literatur

Mengumpulkan referensi mengenai Power Sistem Analysis

yang dilakukan mengenai analisis stabilitas transien

(transient stability) dan pelepasan beban (load shedding).

2. Pengumpulan Data

(23)

Data yang dibutuhkan dalam pekerjaan ini adalah data Sistem kelistrikan Joint Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java. Untuk data yang tidak tersedia akan dilakukan survei lapangan melalui pengamatan dan wawancara.

3. Pengolahan Data

Menginterpretasikan dan menganalisis single line diagram

dari Sistem Tenaga Listrik Joint Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java

4. Melakukan Simulasi dan Analisis

Dalam tahap ini dilakukan simulasi dengan komputer menggunakan Software ETAP 7.5 terhadap sistem Joint Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java, Dari simulasi yang dilakukan akan didapatkan suatu hasil yang akan dianalisis. Gangguan transien yang disimulasikan yaitu gangguan generator outage, short circuit, dan motor

starting. Data yang akan dianalisis adalah respon dari

kestabilan transien pada sistem kelistrikan di Joint Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java. berupa respon frekuensi,dan tegangan yang nantinya dijadikan referensi untuk bisa mendapatkan sistem yang stabil sesuai dengan standar. Apabila sistem belum stabil maka perlu dilakukan mekanisme pelepasan beban (load

shedding) sesuai skema/studi kasus yang ditentukan.

5. Kesimpulan

Memberikan kesimpulan mengenai kondisi kestabilan transient akibat gangguan yang ada di Joint Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java. Selain itu juga akan diberikan saran sebagai masukan berkaitan dengan apa yang telah dilakukan.

(24)

1.5 Sistematika Pembahasan

Sistematika penulisan dalam Tugas Akhir ini terdiri atas lima bab dengan uraian sebagai berikut :

BAB 1 : Pendahuluan

Bab ini membahas tentang penjelasan mengenai latar belakang, permasalahan dan batasan masalah, tujuan, metode penelitian, sistematika pembahasan, dan relevansi. BAB 2 : Dasar Teori

Bab ini secara garis besar membahas stabilitas transient dan konsep pelepasan beban.

BAB 3 : Sistem Kelistrikan Joint Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java.

Bab ini membahas sistem kelistrikan industri dan spesifikasi beban pada Joint Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java.

BAB 4 : Simulasi dan Analisis

Bab ini membahas data hasil simulasi stabilitas transient pada generator akibat gangguan hubung singkat pada beban dan respon generator terhadap load shedding akibat salah satu suplai daya mengalami trip.

BAB 5 : Penutup

Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil pembahasan yang telah diperoleh.

1.6 Relevansi

Hasil yang diperoleh dari Tugas Akhir ini diharapkan dapat memberi manfaat sebagai berikut:

1. Dapat digunakan sebagai acuan untuk melakukan skema

load shedding terhadap sistem kelistrikan Joint Operation

Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java.

2. Dapat dijadikan referensi pada penelitian selanjutnya tentang stabilitas transient pada sistem kelistrikan industri.

(25)

Halaman ini sengaja dikosongkan

(26)

BAB II

KESTABILAN TRANSIEN DAN PELEPASAN

BEBAN

2.1 Definisi Kestabilan

Kestabilan sistem tenaga listrik adalah kemampuan dari sistem tenaga untuk tetap kembali beroperasi di titik keseimbangan saat dan setelah terjadi gangguan sehingga sistem tetap utuh. Definisi ini berlaku untuk sistem interkoneksi dengan generator tertentu atau grup generator. Sistem tenaga listrik memiliki variasi beban yang dinamis dimana setiap detik akan berubah-ubah, dengan adanya perubahan ini pasokan daya listrik harus tetap di suplai dengan daya yang sesuai. Apabila pada kondisi tertentu terjadi penurunan beban yang tidak terduga maka perubahan ini dikategorikan ke dalam gangguan pada sistem tenaga listrik yaitu kondisi tidak seimbang antara permintaan energi dan pasokan daya. Maka dari itu diperlukan analisis kestabilan agar pembangkit yang terganggu tidak lepas dari sistem.

Usaha untuk mengembalikan kondisi operasi sinkron yang baru disebut periode transien. Kriteria utama stabilitas adalah bagaimana mesin-mesin mempertahankan sinkronisasi pada akhir periode transien. Jika respon osilasi sistem tenaga selama periode transien yang mengikuti gangguan teredam menuju kondisi operasi mantap, maka sistem dalam kategori stabil, jika tidak berarti sistem tidak stabil. Osilasi sistem mampu teredam berarti sistem itu mempunyai kekuatan dalam mengurangi osilasi dan hal ini yang sangat diperlukan bagi sistem tenaga.

2.2 Kestabilan Sistem Tenaga Listrik

Dalam buku prabha kundur, stabilitas sistem tenaga secara luas didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu sistem tenaga untuk tetap dalam kondisi operasi seimbang saat terjadi kondisi tidak normal dan dapat mengembalikan ke kondisi seimbang setelah terjadi gangguan [2].

Gangguan dalam sistem tenaga listrik yang mempengaruhi stabilitas ada 2 macam yaitu

1. Gangguan kecil

(27)

Gangguan kecil yang terjadi berupa perubahan beban pada sisi beban atau pembangkit secara acak, pelan dan bertingkat. Jatuh (trip) yang dialami oleh jaring tenaga listrik dianggap sebagai gangguan kecil jika pengaruhnya terhadap aliran daya sebelum gangguan pada aliran itu tidak signifikan [8]. 2. Gangguan besar

Gangguan ini bersifat mendadak, yakni gangguan yang menghasilkan kejutan tegangan tiba tiba pada tegangan bus. Gangguan besar ini harus secepatnya dihilangkan, jika tidak dihilangkan secepatnya, gangguan tersebut sangat mempengaruhi kestabilan sistem. Tidak hanya gangguan, waktu gangguan juga berpengaruh terhadap kestabilan sistem [8].

Dalam paper IEEE definition and classification of power sistem stability, kestabilan sistem tenaga listrik secara umum dapat dibagi menjadi tiga macam kategori, yaitu: Angle Stability, Frequency stability dan Voltage stability. Angle Stability yaitu kemampuan dari mesin-mesin sinkron yang saling terkoneksi pada suatu sistem tenaga listrik untuk tetap dalam keadaan sinkron.

Frequency stability yaitu kemampuan dari suatu sistem tenaga untuk mempertahankan kondisi steady state frekuensi akibat gangguan

Sedangkan Voltage Stability: yaitu kestabilan dari sistem tenaga listrik untuk dapat mempertahankan nilai tegangan yang masih dapat diterima saat terjadi kontingensi atau gangguan [4].

Gambar 2.1 Klasifikasi Kestabilan Sistem Tenaga [4]

(28)

2.2.1 Kestabilan Sudut Rotor

Kestabilan sudut rotor dapat diartikan sebagai kemampuan dari beberapa mesin sinkron yang terhubung dalam suatu sistem tenaga listrik untuk tetap dalam sinkronisasi. Masalah stabilitas ini melibatkan pembahasan tentang osilasi elektromekanis pada suatu sistem tenaga [2].

Untuk memudahkan dalam analisis dan menambah wawasan maka kestabilan sudut rotor dibagi menjadi 2 sub kategori yaitu :

1. Small-disturbance (gangguan kecil) rotor angle stability [4] Yaitu kemampuan dari sistem tenaga untuk mempertahankan sinkronisasi terhadap gangguan kecil. Small-disturbance ini tergantung pada keadaan awal operasi sistem. Ketidakstabilan mungkin timbul karena 2 hal yaitu i) peningkatan sudut rotor pada mode non osilasi dan tidak periodic karena kurangnya torsi sinkronisasi. ii) Osilasi sudut rotor meningkat karena kurangnya torsi redaman yang cukup.

2. Large-disturbance (gangguan besar) rotor angle stability [4]

Gangguan ini biasa disebut sebagai transient stability.

Yaitu kemampuan dari suatu sistem tenaga untuk mempertahankan sinkronisasi ketika mengalami gangguan yang parah. Seperti gangguan hubung singkat pada saluran transmisi. Respon sistem yang dihasilkan dari besarnya sudut rotor generator dan dipengaruhi oleh adanya hubungan sudut daya.

Kestabilan transien bergantung pada kondisi awal sistem operasi dan tingkat keparahan dari gangguan yang terjadi. Ketidakstabilan biasanya menghasilkan sudut baru karena torsi sinkronisasi tidak cukup. Sehingga mewujudkan ketidakstabilan ayunan pertama. Tetapi dalam sistem tenaga listrik yang besar, tidak selalu terjadi ketidakstabilan ayunan pertama, melainkan bisa menjadi hasil dari superposisi dari mode ayunan interarea yang lambat, sehingga menyebabkan ketidakstabilan melebihi ayunan pertama.

Perubahan torsi elektromekanik pada mesin sinkron yang mengalami gangguan dapat dibagi menjadi dua komponen :

1. Komponen torsi sinkron, pada fasa dengan penyimpangan sudut rotor

(29)

2. Komponen torsi peredam (Damping torque), pada fasa dengan penyimpangan kecepatan.

Kestabilan sistem tergantung pada kedua komponen torsi tersebut untuk masing-masing mesin sinkron. Kurangnya torsi sinkron akan menghasilkan ketidak stabilan tanpa osilasi, sebaliknya kekurangan torsi peredam akan menghasilkan ketidakstabilan yang disertai dengan osilasi [2].

Karakteristik yang paling penting dalam kestabilan tenaga listrik adalah karakteristik hubungan daya dengan posisi rotor pada mesin sinkron.

G M

Mesin 1 Saluran Mesin 2

Gambar 2.2 Single Line Diagram Sistem Dua Mesin [2]

Pada Gambar 2.2. tersebut mengilustrasikan dua buah mesin sinkron dimana keduanya saling terhubung melalui sebuah saluran transmisi yang memiliki reaktansi. Reaktansi saluran transmisi yang diperhitungkan pada kasus ini hanyalah nilai reaktansi induktif XL

sedangkan untuk resistansi dan kapasitansi saluran diabaikan karena nilaninya relative kecil. Generator sinkron yang mesuplai daya diwakili oleh mesin G sedangkan motor sinkron diwakili oleh mesin

M. Single line pada Gambar 2.2. di atas dapat diubah menjadi diagram impedansi seperti Gambar 2.3. di bawah:

Gambar 2.3 Diagram Impedasi Sistem Dua Mesin [2]

(30)

XT = Reaktansi saluran.

ET1 = Tegangan bus generator

ET2 = Tegangan bus motor

Daya generator yang digunakan untuk mesuplai motor merupakan fungsi pembeda sudut δ antara rotor kedua mesin. Perbedaan sudut δ tersebut timbul akibat adanya ketiga komponen yaitu sudut internal generator, perbedaan sudut antara tegangan pada generator dan motor, sudut internal motor.

Sudut internal generator δG adalah sudut dimana rotor generator yang mendahului medan putar pada stator. δL adalah sudut dimana tegangan generator mendahului tegangan motor. Sudut dimana rotor tertinggal oleh medan putar pada stator motor dinamakan sudut internal motor δM.

Dari ketiga komponen diatas, diagram fasor yang menunjukkan bagaimana bentuk hubungan antara tegangan internal motor EM dan dengan tegangan internal generator EG dapat dilihat

Gambar 2.4 Diagram Phasor Sistem Dua Mesin [2]

Keterangan :

δ = sudut rotor antara kedua mesin

δG = sudut internal generator

δL = perbedaan sudut tegangan generator dan motor δM = sudut internal motor

ET1 = Tegangan bus generator

ET2 = Tegangan bus motor

XG = Reaktansi internal generator.

XM = Reaktansi internal motor.

(31)

XT = Reaktansi saluran.

Dari Gambar 2.4 di atas dapat diperoleh suatu persamaan yang menyatakan hubungan daya generator yang ditransfer ke motor dalam fungsi sudut [2].

Untuk mempermudah mencari persamaan sudut daya, maka Gambar 2.3. akan dirubah menjadi sebuah skema sederhana yang biasa digunakan untuk studi kestabilan. Dimana tegangan peralihan generator dimisalkan sebagai ET1 dan tegangan motor dimisalkan sebagai ET2. Sedangkan reaktansi generator, jaringan transmisi serta reaktansi motor dijadikan satu dan dimasukkan ke dalam sebuah kotak, sehingga tampak seperti Gambar 2.5 berikut:

Gambar 2.5 Diagram Skema untuk Studi Kestabilan [3]

Dari Gambar 2.5 diatas bisa diperoleh:

𝑌𝑟𝑒𝑙=�𝑌𝑌11 𝑌12

21 𝑌22� (2.1)

Persamaan umum aliran daya adalah sebagai berikut berikut ini:

𝑃𝑘− 𝑗𝑄𝑘=𝑉𝑘∗∑𝑁𝑛=1𝑌𝑘𝑛𝑉𝑛 (2.2)

(32)

Akan diperolehkan:

𝑃1= |𝐸′1|2𝐺11+ |𝐸′1||𝐸′2||𝑌11| cos(𝛿1− 𝛿2− 𝛿12) (2.6)

𝑄1=−|𝐸′1|2𝐵11+ |𝐸′1||𝐸′2||𝑌11| sin(𝛿1− 𝛿2− 𝛿12) (2.7)

Persamaan juga berlaku untuk rel 2 dengan saling menukarkan

subscript pada kedua persamaan tersebut.

Jika kita misalkan :

𝛿=𝛿1− 𝛿2 (2.8)

dan menetapkan sudut baru γ sedemikan rupa sehingga

𝛾=𝜃12−𝜋

2 (2.9)

jika dimasukkan pada persamaan 2.6, maka akan diperoleh:

𝑃1= |𝐸′1|2𝐺11+ |𝐸′1||𝐸′2||𝑌11| sin(𝛿 − 𝛾) (2.10)

Persamaan di atas dapat juga dituliskan dengan lebih sederhana sebagai

𝑃𝑒=𝑃𝑐+𝑃𝑚𝑎𝑥sin(𝛿 − 𝛾) (2.11)

Pada persamaan 2.11 di atas variabel Pe mewakili keluaran daya listrik dari generator (rugi jangkar diabaikan). Persamaan ini disebut dengan persamaan sudut-daya. Parameter Pc, Pmaks, dan δ adalah konstanta untuk konfigurasi jaringan tertentu, besaran tegangan |E’1| dan |E’2| juga merupakan sebuah konstanta. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, jaringan dianggap tanpa resistansi dan semua unsur dari Yrel adalah suseptansi maka G11 dan γ

keduanya bernilai nol. Sehingga persamaan sudut-daya yang didapatkan berlaku untuk sistem transmisi reaktansi murni adalah merupakan persamaan seperti yang sudah kita semua ketahui yaitu:

(33)

𝑃𝑒=|𝐸′1||𝑋𝐸′2| sin𝛿 (2.12)

dimana:

𝑋=𝑋𝐺+𝑋𝐿+𝑋𝑀 (2.13)

dan X adalah reaktansi transfer antara E’1 dan E’2 atau sesuai

dengan Gambar 2.3 [3].

2.2.2 Kestabilan Tegangan [4]

Kestabilan tegangan mengacu pada kemamampuan dari sistem tenaga untuk mempertahankan kondisi steady state tegangan pada semua bus di sistem setelah mengalami gangguan dari kondisi operasi awal. Ini tetgantung pada kemampuan untuk mempertahankan keseimbangan antara permintaan beban dan suplai kebeban dari sistem tenaga listrik. Ketidakstabilan dapat mengakibatkan bentuk penurunan atau kenaikan tegangan pada beberapa bus.

Penurunan bertahap tegangan dibus dapat dikaitkan dengan kestabilan sudut rotor. Sebagai contoh hilangnya sinkronisasi dari mesin sebagai sudut rotor antara dua kelompok mesin dengan pendekatan 180˚ menyebabkan penurunan tegangan yang cepat pada daerah disekitar gangguan.

Akibat yang mungkin terjadi karena ketidakstabilan tegangan adalah kehilangan beban pada suatu area atau lepasnya jaringan transmisi karena bekerjanya relay proteksi. Faktor utama yang mengkontribusi ketidak stabilan tegangan adalah ketika gangguan yang terjadi menyebakan kebutuhan daya reaktif meningkat diluar dari kapasitas sumber daya reaktif yang tersedia.

Seperti halnya pada kestabilan sudut rotor, kestabilan tegangan diklasifikasikan menjadi beberapa subkategori seperti berikut :

1. Large disturbance voltage stability adalah kemampuan dari sistem untuk menjaga tegangan steady setelah mengalami gangguan besar seperti hilangnya pembangkitan. Untuk menentukan kestabilan tegangan yang mengalami gangguan besar membutuhkan pengujian respon tidak linier dari sistem tenaga selama periode waktu yang cukup untuk melihat kinerja dan interaksi dari pealatan seperti motor, OLTC pada trafo dan

(34)

pembatas arus medan pada generator. Periode studi biasanya ditambahkan beberapa detik hingga puluhan menit.

2. Small Disturbance voltage stability adalah kemampuan sistem tenaga untuk menjaga tegangan steady ketika mengalami gangguan kecil seperti perubahan kenaikan pada beban. Konsep ini berguna dalam menentukan, bagaimana tegangan sistem akan merespon perubahan kecil pada sistem.

2.2.3 Kestabilan Frekuensi [4]

Kestabilan frekuensi mengacu kepada kemampuan dari suatu sistem tenaga untuk mempertahankan kondisi steady state frekuensi

akibat gangguan yang menyebabkan ketidakseimbangan antara pembangkitan dan pembebanan. Hal ini bergantung dari kemampuan untuk mempertahankan atau mengembalikan keseimbangan antara pembangkitan dan pembebanan akibat adanya hilangnya beban.. Umumnya, masalah kestabilan frekuensi dikaitkan ketidak mampuan dari respon peralatan, lemahnya kordinasi dari peralatan kontrol dan peralatan frekuensi atau kurangnya daya cadangan pembangkitan (spining reserve).

Selama penyimpangan frekuensi, besarnya tegangan bisa berubah dengan signifikan, terutama untuk kondisi islanding dengan

underfrekuensi load shedding. Besarnya perubahan tegangan yang mungkin lebih tinggi dari perubahan frekuensi mempengaruhi ketidakseimbangan beban pembangkitan.

2.3 Kestabilan Transien

Kestabilan transien adalah kemampuan dari suatu sistem tenaga mempertahankan sinkronisasi setelah mengalami gangguan besar yang bersifat mendadak selama sekitar satu “swing” (yang pertama) dengan asumsi bahwa pengatur teganngan otomatis (AVR) dan governor belum bekerja [3]. Kestabilan transien merupakan fungsi dari kondisi operasi dan gangguan. Situasi yang lebih hebat akan terjadi bila pembangkitan atau beban besar hilang dari sistem atau terjadi gangguan pada saluran tranmisi. Pada kasus semacam itu stabilitas transient harus cukup kuat untuk mempertahankan diri terhadap kejutan (shock) atau perubahan beban yang relatif besar yang terjadi. Stabilitas transient adalah kemampuan sistem untuk tetap pada kondisi sinkron (sebelum terjadi aksi dari kontrol

governor) yang mengikuti gangguan pada sistem.

(35)

Setelah hilangnya pembangkitan atau beban besar secara tiba-tiba, keseimbangan antara energi input dan output elektris pada sistem akan hilang. Jika energi input tidak lagi mencukupi, inersia rotor mesin yang masih bekerja, pada periode yang singkat akan melambat. Apabila beban hilang maka energi input pada sistem akan melebihi beban elektris, dan mesin akan bergerak semakin cepat.

Bermacam-macam faktor mempengaruhi stabilitas sistem, seperti kekuatan pada jaringan transmisi didalam sistem dan saluran pada sistem yang berdekatan, karaktristik pada unit pembangkitan, termasuk inersia pada bagian yang berputar, dan properti elektris seperti reaktansi transient dan karakteristik saturasi magnetik pada besi stator dan rotor. Faktor penting lainnya adalah kecepatan dimana saluran atau perlengkapan yang terjadi gangguan dapat diputus (disconnect ) dan, dengan reclosing otomatis pada saluran transmisi, yang menentukan seberapa cepat saluran dapat beroperasi lagi. Sebagaimana pada stabilitas steady-state, kecepatan respon pada sistem eksitasi generator merupakan faktor yang penting dalam mempertahankan stabilitas transient. Gangguan pada sistem biasanya diikuti oleh perubahan tegangan yang cepat pada sistem, dan pemulihan kembali tegangan dengan cepat menuju ke kondisi normal merupakan hal yang penting dalam mempertahankan stabilitas.

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, stabilitas transient

adalah kemampuan untuk tetap pada kondisi sinkron selama periode terjadinya gangguan dan sebelum adanya reaksi dari governor. Pada umumnya ayunan pertama pada rotor mesin akan terjadi selama satu detik setelah gangguan, tetapi waktu yang sebenarnya bergantung pada karakteristik mesin dan sistem transmisi. Setelah periode ini,

governor akan mulai bereaksi, biasanya sekitar 4 hingga 5 detik. Pada stabilitas peralihan suatu sistem dikhususkan pada benturan yang kuat, biasanya adalah suatu gangguan, yang dipertahankan untuk waktu yang singkat dan menyebabkan reduksi yang berarti pada terminal dari mesin dan kemampuan dari transfer daya. Jika kita anggap bahwa permasalahan adalah bahwa mesin tunggal yang terhubung ke infinite bus, perkiraan yang biasa digunakan untuk transfer daya diberikan oleh:

(36)

Keterangan: memberikan ekistasi pada kumparan medan dan oleh karena itu akan mempertahankan harga Vt pada nilai yang layak. Nilai yang paling

bermanfaat untuk keadaan ini adalah kecepatan dan tegangan dengan level tinggi, sehingga memperbaiki kesempatan untuk mempertahankan nilai Vt pada level yang diperlukan. Dan juga,

ketika gangguan dihilangkan dan reaktansi x dari persamaan diatas bertambah pada peristiwa pemutusan (switching), perubahan yang cepat pada eksitasi yang lain diperlukan. Perubahan besar ini mempengaruhi kemampuan mesin untuk daya yang dilepaskan dari turbin. Perubahan ini secara efektif dikontrol oleh perubahan eksitasi yang sangat cepat.

Studi stabilitas transien sangat berkaitan dengan seberapa besar pengaruh dari gangguan pada jaringan transimisi terhadap kemampuan keserempakan generator. Gambar 2.6 memberikan ilustrasi karakteristik respon generator pada keadaan gangguan. Titik kerja awal (titik 1), sebelum terjadi gangguan. Dengan terjadinya gangguan menyebabkan daya output generator turun secara drastis. Selisih antara daya output listrik dengan daya input mekanis turbin mengakibatkan rotor generator mengalami percepatan, sehingga sudut rotor atau daya bertambah besar (titik 2). Pada saat gangguan hilang, daya output generator pulih pada harga yang sesuai dengan kurva sudut daya (P - δ ) diatas (titik 3). Setelah gangguan hilang, daya output generator menjadi lebih besar daripada daya mekanis turbin. Hal ini mengakibatkan putaran rotor generator menjadi lambat (titik 4).

Bila terdapat torsi lawan yang cukup setelah gangguan hilang untuk mengimbangi percepatan yang terjadi selama terjadinya

(37)

gangguan, generator akan stabil setelah ayunan pertama dan akan kembali ke titik kerjanya dalam waktu kira-kira 0,5 detik. Bila torsi lawan tersebut tidak cukup besar maka sudut rotor atau daya akan terus bertambah besar sampai sinkronisasi dengan sistem menjadi hilang.

Gambar 2.6. Kurva Sudut Daya Karakteristik Respon Generator Pada

Keadaan Gangguan

Studi kestabilan transien diperlukan untuk memastikan kemampuan sistem untuk bisa menahan kondisi transien setelah gangguan besar. Seringkali, studi tersebut dilakukan ketika terjadi pemasangan fasilitas transmisi maupun pembangkitan yang baru. Hal ini sangat membantu dalam hal menentukan sistem rele yang diperlukan, waktu kritis pemutusan breaker, level tegangan dan kemampuan transfer antara sistem [4].

Selain jenis dan lokasi gangguan, yang tidak dapat dikontrol manusia, terdapat beberapa faktor lain yang dapat mempengaruhi stabilitas transien yang bisa dilakukan dalam rangka memperbaiki stabilitas transien pada suatu sistem tenaga. Secara umum kestabilan transien generator bergantung pada :

1. Pembebanan generator.

2. Output generator pada saat gangguan. Hal ini dipengaruhi oleh jenis gangguan.

3. Waktu pemutusan.

(38)

4. Reaktansi posfault sistem.

5. Reaktansi generator. Reaktansi generator yang kecil akan memperbesar daya puncak dan mengurangi sudut daya awal.

6. Inersia generator. Semakin besar, maka rating perubahan sudut akan semakin kecil. Hal ini akan mengurangi energi kinetik yang dihasilkan saat gangguan (area percepatan). 7. Tegangan internal generator. Dipengaruhi oleh eksitasi

medan.

8. Tegangan infinite bus.

2.4 Kejadian yang mempengaruhi kestabilan

Kestabilan sistem tenaga listrik dipengaruhi beberapa kejadian, antara lain :

1. Motor starting 2. Penambahan beban 3. Pelepasan beban 4. Hubung singkat

Motor starting mengakibatkan terjadinya drop tegangan pada sistem tenaga listrik. karena adanya arus yang sangat tinggi sesat ketika pertama kali motor dinyalakan, besarnya arus tersebut menyebabkan daya aktif semakin bertambah sehingga mengakibatkan menurunya frekuensi dan tegangan sesaat sistem. Jika kelebihan cadangan daya generator besar maka motor start tidak akan mempengaruhi generator.

Penambahan beban dapat mengakibatkan terjadinya ketidak sinkronan antara daya elektrik dan daya mekanik. Jika dilakukan penambanhan beban penuh secara tiba-tiba, maka arus yang dibutuhkan sangat besar sehingga mengakibatkan frekuensi sistem akan turun dengan cepat. Sehingga dalam melakukan penambahan tidak di ijinkan jika penambahan beban besar dimasukkan secara bersamaan.

Pelepasan beban dapat mengakibtkan terjadi overspeed

generator. jika pada saat kondisi normal tiba-tiba terjadi lepasnya beban besar maka hal ini akan mengakibatkan overspeed pada

(39)

generator. selain itu juga mengakibatkan tegangan sistem menjadi naik.

Hubung singkat dapat mengakibatkan turunya tegangan secara signifikan. Karena timbulnya aliran arus yang besar menuju titik gangguan. Aliran arus tersebut merupakan jumlah dari arus kontribusi yang diberikan generator dan motor starting.

2.5 Persamaan Ayunan Generator [4]

Persamaan pengaturan gerakan rotor satu mesin sinkron didasarkan pada prinsip dasar dinamika yang menyatakan bahwa torsi percepatan adalah hasil perkalian dari momen inersia dan percepatan sudut. Dalam sistem MKS (meter-kilogram-second) persamaannya dapat dituliskan seperti :

J𝑑2𝜃𝑚

𝑑𝑡2 = 𝑇𝑎 = 𝑇𝑚- 𝑇𝑒 (2.15)

Keterangan :

J Momen kelembaman total dari massa rotor dalam kg-𝑚2 𝜃𝑚 Pergeseran sudut dari rotor terhadap suatu sumbu yang

diam dalam radian mekanis (rad)

𝑡 Waktu dalam detik (s)

𝑇𝑚 Momen putar mekanis atau poros penggerak yang diberikan

oleh prime mover dikurangi dengan momen putar perlambatan (retarding) yang disebabkan oleh rugi perputaran, dalam N-m

𝑇𝑒 Momen putar elektris atau elektromagnetik, dalam N-m 𝑇𝑎 Momen putar kecepatan percepatan bersih (net), dalam N-m

Tm merupakan torsi mekanik dari rotor generator yang

sifatnya cenderung mempercepat putaran rotor. Pada kondisi stabil

(stady state), besar torsi mekanik (Tm ) sama dengan besar torsi

elektris (Te) sehingga tidak ada momen percepatan (accellerating

torque). Dalam kondisi ini dapat dikatakan bahwa tidak terdapat percepatan maupun perlambatan pada rotor generator.Namun, pada kondisi yang tidak stabil akibat gangguan dapat menyebabkan adanya perbedaaan anatara besar torsi mekanik dan torsi elektris.

(40)

Sehingga, dapat menyebabkan adanya percepatan ataupun perlambatan pada rotor generator.

Pada persamaan (2.16) karena θm diukur terhadap sumbu yang diam, maka untuk mengukur posisi sudut rotor terhadap sumbu yang berputar dengan kecepatan sinkron adalah seperti persamaan berikut:

𝜃𝑚=𝜔𝑚𝑡+𝛿𝑚 (2.16)

dengan δmadalah pergeseran sudut rotor dalam radian terhadap sumbu yang berputar dengan kecepatan sinkron. Penurunan persamaan (2.16) terhadap waktu menghasilkan kecepatan putaran rotor seperti persamaan berikut:

𝜔𝑚=𝑑𝜃𝑚

𝑑𝑡 =𝜔𝑠𝑚+

𝑑𝛿𝑚

𝑑𝑡 (2.17)

dan percepatan rotor diperoleh dengan menurunkan persamaan 2.5 terhadap waktu :

𝑑2𝜃𝑚

𝑑𝑡 =

𝑑2𝛿𝑚

𝑑𝑡 (2.18)

Dengan mensubstitusikan persamaan (2.16) ke dalam (2.18), diperoleh persamaan :

𝐽𝑑2𝛿𝑚

𝑑𝑡2 =𝑇𝑚− 𝑇𝑒 (2.19)

(41)

Pada data mesin yang digunakan untuk analisis kestabilan sistem, sering ditemui konstanta yang berhubungan dengan momen inersia yang disimbolkan dengan H, secara matematika dirumuskan:

𝐻=𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑘𝑖𝑛𝑒𝑡𝑖𝑘𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚𝑀𝐽𝑝𝑎𝑑𝑎𝑘𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛𝑠𝑖𝑛𝑘𝑟𝑜𝑛 persamaan (2.10), didapatkan persamaan :

2𝐻

𝜔𝑠𝑚𝑆𝑚𝑎𝑐ℎ

𝑑2𝛿

𝑚

𝑑𝑡2 =𝑃𝑚− 𝑃𝑒 (2.24)

Kemudian dengan membagi persamaan 2.13 dengan

𝑆𝑚𝑎𝑐ℎdiperoleh :

2.6 Sistem Pengoperasian Load Shedding[5]

Jika terjadi gangguan pada sistem yang menyebabkan besarnya suplai daya yang dihasilkan oleh pembangkit tidak mencukupi kebutuhan beban misalnya karena adanya pembangkit yang lepas (trip), maka untuk mencegah terjadinya ketidakstabilan sistem perlu dilakukan pelepasan beban (load shedding). Keadaan yang kritis pada sistem dapat dideteksi melalui frekuensi sistem yang menurun dengan cepat. Hal ini diilustrasikan pada gambar 2.7.

(42)

Gambar 2.7. Perubahan Frekuensi Sebagai Fungsi Waktu dengan

Adanya Pelepasan Beban [5]

Pada saat t=tA, ada unit pembangkit yang lepas sehingga frekuensi menurun dengan tajam. Penurunan frekuensi sistem ini bisa melalui garis 1, garis 2 atau garis 3 bergantung pada besarnya kapasitas pembangkit yang lepas dibandingkan dengan kebutuhan beban yang ada. Semakin besar daya yang yang hilang maka akan semakin cepat frekuensi menurun. Kecepatan menurunnya frekuensi sistem juga bergantung pada inersia sistem. Semakin besar nilai inersia, makin kokoh sistemnya dan makin lambat turunnya frekuensi.

Pada gambar 2.7 dimisalkan frekuensi sistem menurun mengikuti garis 2. Setelah mencapai titik B dilakukan pelepasan beban tahap pertama oleh Under Frequency Relay (UFR) yang bekerja setelah mendeteksi turunnya frekuensi sistem mencapai fB. Setelah dilakukan pelepasan beban tahap pertama, kecepatan turunnya frekuensi berkurang. Namun karena kurangnya suplai daya frekuensi sistem masih menurun hingga titik C, sehingga dilakukan pelepasan beban tahap kedua setelah UFR mendeteksi turunnya frekuensi hingga fC.

(43)

pembangkit mulai bekerja melakukan pengaturan primer yaitu selama tD.

Waktu sebelum bekerjanya governor ini (tD) berkisar selama 4 detik. Periode sebelum governor melakukan pengaturan primer disebut periode transien dan berlangsung selama kira-kira 4 detik. Setelah governor melakukan pengaturan primer maka frekuensi sistem naik hingga mencapai fE. Kemampuan governor melakukan pengaturan primer bergantung pada besarnya spinning reserve yang masih tersedia dalam sistem.Setelah mencapai titik E masih ada penyimpangan frekuensi sebesar F dari frekuensi sistem yang diinginkan yaitu fO dan penyimpangan ini dikoreksi dengan pengaturan sekunder oleh governor yang dimulai pada titik F dan akhirnya frekuensi sistem kembali stabil pada titik G.

Apabila unit pembangkit yang lepas tidak begitu besar mungkin penurunan frekuensi tidak mencapai titik C sehingga dengan pelepasan beban tahap pertama saja sudah cukup untuk mengembalikan sistem menjadi stabil. Dalam prakteknya, pelepasan beban dilakukan dengan memasang UFR (Under Frequency Relay) pada berbagai feeder distribusi yang dipilih menurut kondisi setempat. Jumlah UFR harus sedikitnya cukup untuk melepas beban sebesar unit terbesar dalam sistem.

Penurunan frekuensi bisa terjadi pada saat lepasnya pembangkit. Selama kurun waktu 2 detik yaitu periode ketika governor belum bekerja, frekuensi menurun dengan cepat dan mencapai tingkatan yang minimum.

Kemudian governor bekerja sehingga frekuensi kembali pas kondisi stabil yang lebih rendah dari frekuensi normalnya. Frekuensi ini disebut frekuensi residu. Skema pelepasan yang tepat harus menentukan frekuensi minimum dan frekuensi residu.

Pelepasan beban dapat dilakukan dengan dua cara yaitu :

1. Pelepasan beban secara manual (Manual Load Shedding)

2. Pelepasan beban secara otomatis (AutomaticLoad Shedding)

2.6.1. Pelepasan Beban Secara Manual

Pelepasan beban secara manual hanya dapat dipakai dalam keadaan yang tidak begitu penting, seperti perkembangan beban yang melebihi kapasitas pembangkit atau turunnya tegangan di dalam daerah tertentu yang disebabkan oleh gangguan. Dalam

(44)

keadaan darurat karen turunnya tegangan hingga 80%, operator akan mengambil inisiatif sendiri untuk melakukan pelepasan beban.

Kekurangan dari pelepasan beban secara manual alah kebutuhan akan operator yang siap dan handal karena keterlambatan operator dalam mengatasi permasalahan ini akan berakibat fatal pada stabilitas sistem.

2.6.2. Pelepasan Beban Secara Otomatis

Pelepasan beban secara otomatis menggunakan relay under frequency. Dimana pelepasan beban nanti akan berdasakan seberapa besar turunya frekuensi sistem. Perencanaan dan setting rele under frequensi untuk load shedding harus dalam kondisi beban berlebih (generator tidak mampu memenuhi kebutuhan beban). Biasanya disebabkan lepasnya salah satu geneator dengan sistem. Dengan kelebihan beban maka frekuensi sistem akan turun. Untuk menghindari black out akibat generator overload maka diperlukan load shedding. Sehingga jika terjadi gangguan yang mengakibatkan kelebihan beban maka beban akan terlepas dengan sendirinya sesuai dengan setting rele underfrequensi (81-U).

Pelepasan beban tidak dilakukan secara langsung kelebihan bebannya. Namun pelepasan beban dilakukan secara bertahap. Hal ini untuk menghidari ketika dilakukukan pelepasan beban terjadi overvoltage. Sehingga setting rele underfrequensi terdapat beberapa settingan sesuai dengan tahapan pelepasan beban.

2.7 Standar Tegangan

Standar yang digunakan untuk tegangan nominal dalam kondisi normal alah berdasarkan standar PLN, yaitu :

1. 500 kV +5%, -5% 2. 150 kV +5%, -10% 3. 70 kV +5%, -10% 4. 20 kV +5%, -10%

Sedangkan standar yang digunakan untuk kedip tegangan adalah IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality (IEEE Std 1159-1995 ).

Gambar 2.8. menunjukkan bahwa untuk kedip tegangan batas nilai yang diperbolehkan adalah 10% untuk momentary selama 3 detik senagkan untuk temporary selama 1 menit.

(45)

Gambar 2.8. Definisi Voltage Magnitude Event berdasarkan standar

IEEE 1159-195 [7]

Tabel 2.1 Menurut Standart Voltage Sag Immunity Standarts SEMI

F47 and F42

2.8 Standar Frekuensi

Standar yang digunakan untuk pengendalian frekuensi diatur oleh pemerintah melalui peraturan menteri energi dan sumber

Voltage Sag Duration Voltage Sag

(46)

daya mineral nomor : 03 tahun 2007. Yang diatur dalam aturan operasi OC.3 tentang pengendalian frekuensi.

Disebutkan bahwa, “Frekuensi sitem dipertahankan kisaran +/- 0,2Hz atau 99,6% di sekitar 50Hz, kecuali dalam periode singkat, dimana penyimpangan sebesar +/- 0,5Hz atau 99% diizinkan selama kondisi darurat.

2.9 Standar Pelepasan Beban

Terdapat dua skema pelepasan beban yang mengacu pada standar ANSI/IEEE C37.106-1987 yaitu pelepasan beban tiga langkah dan pelepasan beban enam langkah. Tabel di bawah merupakan skema pelepasan beban tiga langkah berdasarkan standar ANSI/IEEE C37.106-1987.

Tabel 2.2 Skema Load Shedding Tiga Langkah

(47)

Halaman ini sengaja dikosongkan

(48)

BAB III

SISTEM KELISTRIKAN PLANT CPA JOB P-PEJ (CENTRAL PROCESSING AREA JOINT OPERATING BODY PERTAMINA –

PETROCHINA EAST JAVA), TUBAN

3.1 Sistem Kelistrikan Plant CPA JOB P-PEJ (Central Processing Area Joint Operating Body Pertamina – Petrochina East Java), Tuban.

Plant CPA JOB P-PEJ Tuban memiliki sistem kelistrikan yang

di-supply oleh beberapa generator yang dapat dilihat di Tabel 3.1.

Berikut adalah data daya generator yang digunakan Plant CPA

Berikut adalah gambaran sistem kelistrikan Plant CPA JOB P-PEJ Tuban dalam bentuk single line diagram :

(49)
(50)
(51)

Untuk selanjutnya single line diagram ini digunakan dalam tugas akhir dalam penyelesaian desain filter harmonisa.

3.2 Sistem Distribusi Tenaga Listrik Plant CPA JOB P-PEJ (Central Processing Area Joint Operating Body Pertamina – Petrochina East Java), Tuban.

Sistem distribusi tenaga listrik di Plant CPA JOB P-PEJ

memiliki sistem kelistrikan yang di-supply oleh beberapa generator. Distribusi daya di Plant CPA JOB P-PEJ, jenis trafo yang digunakan adalah jenis trafo dua belitan. Trafo tersebut digunakan untuk menyalurkan daya pada beban baik beban motor maupun beban yang lainnya. Data trafo dapat dilihat pada Tabel 3.2 di bawah ini, dengan kondisi existing. Berikut ini adalah data transformator daya yang digunakan dalam kelistrikan Plant CPA JOB P-PEJ :

Tabel 3.2 Data Trafomator pada PlantCPA JOB P-PEJ, Tuban

No. Transformator

ID

Rating

MVA Primer (kV) Sekunder (kV)

1. T-CENT 2 4 4.16 4.16 (Central Processing Area Joint Operating Body Pertamina – Petrochina East Java), Tuban.

Beban kelistrikan Plant CPA JOB P-PEJ, Tuban terdiri beberapa beban berikut :

• Motor

Plant CPA JOB P-PEJ, Tuban memiliki banyak motor listrik

yang termasu jenis motor induksi. Motor-motor tersebut

(52)

memiliki peran yang bervariasi dalam menunjang proses produksi beban. motor ini dikelompokkan ke MCC (Motor Control Center).

Lumped Load

Digunakan untuk kegiatan operasional di Plant CPA JOB

P-PEJ, Tuban.

Berikut adalah data beban – beban motor yang terdapat pada

Plant CPA JOB P-PEJ, Tuban :

Tabel 3.3 Data Beban Motor pada PlantCPA JOB P-PEJ, Tuban

(53)
(54)

Tabel 3.3 Data Beban Motor pada PlantCPA JOB P-PEJ, Tuban (lanjutan)

No. INSTRUMENT ID Daya (kW)

14. NEW PUMP

NEW P1 448

NEW P2 448

NEW P3 448

NEW P4 448

15. PUMP

S-PUMP PP-8300-A 448

S-PUMP PP-8300-B 336

PP-8400-A 373

(55)

Halaman ini sengaja dikosongkan

(56)

36 BAB IV

SIMULASI DAN ANALISIS KESTABILAN TRANSIEN DI Joint Operation Body (JOB) Pertamina-Petrochina East Java

4.1 Permodelan Sistem Kelistrikan Plant CPA Pertamina-Petrochina Tuban Jatim

Setelah didapatkan data sistem kelistrikan Plant CPA PT Petrochina dalam software ETAP 7.5, maka selanjutnya akan dilakukan simulasi stabilitas transient sesuai dengan studi kasus yang akan dipaparkan pada Tabel 4.2. Pada simulasi ini akan dianalisa respon tegangan dan frekuensi hasil simulasi. Pada simulasi stabilitas transient ini akan di-plot beberapa titik bus dan generator. Titik yang di plot berbeda untuk setiap studi kasus, tergantung dengan kebutuhan. Total Simulation Time berbeda untuk masing masing studi kasus, tergantung kebutuhan tiap kasus.

(57)

4.2 Studi Kasus Simulasi Stabilitas Transien

Pada kestabilan transien pada sistem kelistrikan PT.Petrochina Tuban menggunakan dua konfigurasi yaitu : sistem integrasi dan sistem stand alone. Pada simulasi ini terdapat beberapa studi kasus yang dipergunakan diantaranya:

a) Gen CENT.TRBN 2 trip: pada kondisi ini CENT.TRBN 2 lepas sehingga plan PP2 kehilangan pembangkitan krn CENT.TRBN 2 lepas.

b) Gen G102-D trip : pada kondisi ini Gen G102-D trip sehingga plan PP2 kehilangan pembangkitan krn Gen G102-D lepas.

C) Gen ONAN DIESEL trip: pada kondisi ini Gen ONAN DIESEL sehingga plan PP1 kehilangan pembangkitan krn Gen ONAN DIESEL lepas.

Gambar 4.2 Single Line diagram Konfigurasi Integrasi

(58)

d) Gen CNTR 2 dan CNTR trip: pada kondisi ini plan PP2 kehilangan 2 pembangkit sekaligus

d) Motor starting : Pada kondisi ini dilakukan simulasi penyalaan motor starting terbesar yang ada di dalam sistem, hal ini bertujuan untuk melihat pengaruh starting motor terhadap kestabilan transien sistem.

e) Gangguan hubung singkat : Pada kondisi ini terjadi gangguan hubung singkat pada bus dengan beban motor .

Dalam analisis stabilitas transien terdapat beberapa parameter yang diamati dalam analisis stabilitas transisent ini adalah:

1. Frekuensi di generator , frekuensi bus sebelum,saat dan setelah terjadi gangguan.

2. Tegangan di bus LV-SWGR-01-3500 A, 2500A

MV-SWGR-02-B,MCC PAD A, MCC WATER DISPOSAL Untuk PP1,

dan untuk PP2 bus yang di amati adalah: BB MCC PAD-B,BB MCC

PAD-C,LV-SWGR-02-BB-A-5000A, LV-SWGR-02-BB-B-5000A,

MCC 5.2, MV-SWGR-06-2500A,

MV-SWGR-05-2500A,MV-SWGR-2-A,MV-SWGR-2-B,WATER DISPOSAL.

Agar lebih mudah dalam memahami kasus-kasus yang akan disimulasikan pada Tugas Akhir ini dapat dilihat pada Tabel 4.1 berikut

Tabel 4.1 Studi Kasus Analisa Stabilitas Transient

Konfigurasi Nama Kasus Keterangan Kasus Stand Alone Gen CENT.TRBN 2

OFF trip, Load shedding 1.

Gen CENT. TRBN 2 OFF LS 2

Gen CENT TRBN 2 trop, Load Shedding 1 dan load shedding 2

(59)

Konfigurasi Nama Kasus Keterangan Kasus

Integrasi Gen CENT.TRBN 2 OFF

StandAlone Gen G102-D OFF Gen G102-D trip

Gen G102-D OFF LS1

Gen G102-D trip, Load shedding 1

Integrasi Gen G102-D OFF Gen G102-D trip

StandAlone Gen ONAN

DIESEL OFF trip, Load Shedding 1

Integrasi Gen ONAN

(60)

Konfigurasi Nama Kasus Keterangan Kasus

StandAlone Motor Start 2 Motor Start 2

Integrasi Motor Start 2 Motor Start 2

StandAlone ShortCircuit ShortCircuit

Integrasi ShortCircuit ShortCircuit

Selanjutnya pada Tabel 4.2 akan dipaparkan penjelasan yang lebih spesifik tentang aksi yang dilakukan pada studi kasus

(61)
(62)

Nama

StandAlone Gen G102-D trip

Integrated Gen G102-D trip

(63)

Nama

StandAlone Gen ONAN DIESEL trip

(64)

4.3 Simulasi Stabilitas Transient

Pada subbab akan dijelaskan hasil analisa stabilitas transient perkasus dan ditunjukkan beberapa gambar hasil simulasi untuk memperjelas analisa.

Integrated NewP4 Start CB-NP4 Close

SC Integrated ShortCircuit 2500A-MV-SWGR-02-B ShortCircuit

CB open

3

3,1

SC StandAlone MV-SWGR-2-A

ShortCircuit

CB open

3

3,1

(65)

4.3.1 Mode operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s)

Lepasnya Gen CENT.TRBN 2 mempengaruhi frekuensi sistem. Pada gambar 4.3 terlihat penurunan frekuensi sampai dengan 77%. Namun setelah gangguan frekuensi dapat kembali ke kondisi steady state dengan nilai 99,8%.

Lepasnya Gen CENT.TRBN 2 menyebabkan frekuensi berosilasi sampai dengan nilai 77% yang membahayakan sistem. Untuk itu diperlukan load shedding jika melihat respon frekuensi ini. Kemudian akan ditampilkan respon tegangan setelah gangguan CNTR2 lepas.

Gambar 4.3 Respon Frekuensi Saat Konf 1. Mode operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s)

t (s)

(66)

Respon tegangan pada saat Gen CENT.TRBN 2 lepas, turun secara signifikan mencapai 75% - 84,4% untuk bus BB MCC PAD-B, BB MCC PAD C, 02-BB-A-500A, LV-SWGR-02-BB-B-500A, MCC 5.2, SWGR-2-A, SWGR-2-B, MV-SWGR-06-2500A, MV-SWGR-05 1250A, WTR DISPOSAL pada kondisi steady state.

Pada saat Gen CENT.TRBN 2 lepas, sistem kehilangan 1,2MW pembangkitan, sedangkan total beban tetap. Hal ini menyebabkan ketidakstabilan pada sistem. Penurunan tegangan dan frekuensi yang besar dan berlangsung dalam kurun waktu yang lama dapat menganggu stabilitas sistem dan dapat berakibat kerusakan pada peralatan listrik, khususnya pada beban motor. Untuk itu

Gambar 4.4 Respon Tegangan Saat Konf 1.Mode operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s)

t (s) t (s)

(67)

dibutuhkan penanganan yang cepat dan handal untuk mengatasi permasalahan ini.

4.3.2 Mode operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF LS 1. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=3,1s)

Kasus frekuensi yang mencapai 77% dan under voltage pada sistem dapat diatasi dengan metode Load Shedding. Pelepasan beban pertama dilakukan saat frekuensi mencapai 98,83% dari frekuensi normal. Load shedding tahap 1 memerlukan delay 6 cycle. Total beban yang dilepas pada pelepasan beban sebesar 0,8475 MW. Jumlah beban keseluruhan dalam kondisi normal sebesar 7,3 MW. Skema pelepasan beban dilakukan sesuai dengan prosedur keamanan Pertamina-Petrochina Tuban Jatim. Dalam hal in beban yang diperbolehkan dilepas, yakni beban yang dirasa tidak cukup penting.

Selanjutnya akan ditunjukkan respon tegangan pada mode operasi GEN OFF saat pelepasan beban sebesar.

Gambar 4.5 Respon Tegangan Saat Konf 1.Mode operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF LS 1. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=3,3s)

t (s)

(68)

Pada gambar dapat dilihat respon frekuensi pada bus saat pelepasan beban pertama. Pelepasan beban setelah terjadinya gangguan generator lepas menunjukkan sistem yang terus berosilasi pada range 90,5% - 105,38%. Hal ini menunjukkan frekuensi belum mencapai kestabilan yang diharapkan , oleh karena itu diperlukan load shedding tahap 2.

Pada setelah dilakukan pelepasan beban sebesar 0,8475 MW dan beban yang dilepas adalah S PUMP PP-8300 A-1, S-PUMP PP 8300 B-1, PP-600A, PP600B beban dilepas berasal dari PP1 dan PP2.

Gambar 4.6 Respon Frekuensi Saat Konf 1.Mode operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF LS 1. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=3,3s)

t (s)

(69)

4.3.3 Mode operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF LS 2. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=3,1s) Load Shedding 2 (t=3,2s)

Load shedding tahap 2 dilakukan pada saat frekuensi sistem turun hingga mencapai 98,16% dan ditambah delay 6 cycle. Total beban yang dilepas pada pelepasan beban sebesar 0,62 MW. Jumlah beban keseluruhan dalam kondisi normal sebesar 7,3 MW. Skema pelepasan beban dilakukan sesuai dengan prosedur keamanan Gambar 4.7 Respon Tegangan Saat Konf 1.Mode operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF LS 2. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=3,121s) Load Shedding 2 (t=3,221s)

t (s)

Figur

Gambar 2.1 Klasifikasi Kestabilan Sistem Tenaga [4]
Gambar 2 1 Klasifikasi Kestabilan Sistem Tenaga 4 . View in document p.27
Gambar 2.3 Diagram Impedasi Sistem Dua Mesin [2]
Gambar 2 3 Diagram Impedasi Sistem Dua Mesin 2 . View in document p.29
Gambar 2.2 Single Line Diagram Sistem Dua Mesin [2]
Gambar 2 2 Single Line Diagram Sistem Dua Mesin 2 . View in document p.29
Gambar 2.4  Diagram Phasor Sistem Dua Mesin [2]
Gambar 2 4 Diagram Phasor Sistem Dua Mesin 2 . View in document p.30
Gambar 2.3. akan dirubah menjadi sebuah skema sederhana yang  Untuk mempermudah mencari persamaan sudut daya, maka biasa digunakan untuk studi kestabilan
Gambar 2 3 akan dirubah menjadi sebuah skema sederhana yang Untuk mempermudah mencari persamaan sudut daya maka biasa digunakan untuk studi kestabilan. View in document p.31
Gambar 2.6. Kurva Sudut Daya Karakteristik Respon Generator Pada Keadaan Gangguan
Gambar 2 6 Kurva Sudut Daya Karakteristik Respon Generator Pada Keadaan Gangguan . View in document p.37
Gambar 4.1 Single Line Diagram Konfigurasi Stand
Gambar 4 1 Single Line Diagram Konfigurasi Stand . View in document p.56
Gambar 4.3 Respon Frekuensi Saat Konf 1CENT.TRBN 2. Mode operasi Gen   OFF. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s)
Gambar 4 3 Respon Frekuensi Saat Konf 1CENT TRBN 2 Mode operasi Gen OFF StandAlone Gen CENT TRBN 2 Delete t 3s . View in document p.65
Gambar 4.4 Respon Tegangan Saat Konf 1.CENT.TRBN 2 Mode operasi Gen   OFF. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s)
Gambar 4 4 Respon Tegangan Saat Konf 1 CENT TRBN 2 Mode operasi Gen OFF StandAlone Gen CENT TRBN 2 Delete t 3s . View in document p.66
Gambar 4.5  CENT.TRBN 2Respon Tegangan Saat Konf 1. Mode operasi Gen   OFF LS 1. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=3,3s) 47
Gambar 4 5 CENT TRBN 2Respon Tegangan Saat Konf 1 Mode operasi Gen OFF LS 1 StandAlone Gen CENT TRBN 2 Delete t 3s Load Shedding 1 t 3 3s 47 . View in document p.67
Gambar 4.6 Respon Frekuensi Saat Konf 1.CENT.TRBN 2 Mode operasi Gen   OFF LS 1. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=3,3s)
Gambar 4 6 Respon Frekuensi Saat Konf 1 CENT TRBN 2 Mode operasi Gen OFF LS 1 StandAlone Gen CENT TRBN 2 Delete t 3s Load Shedding 1 t 3 3s . View in document p.68
Gambar 4.7   Respon Tegangan Saat Konf 1. Mode operasi Gen CENT.TRBN 2 OFF LS 2. StandAlone : Gen CENT.TRBN 2 Delete (t=3s) Load Shedding 1 (t=3,121s) Load Shedding 2 (t=3,221s)
Gambar 4 7 Respon Tegangan Saat Konf 1 Mode operasi Gen CENT TRBN 2 OFF LS 2 StandAlone Gen CENT TRBN 2 Delete t 3s Load Shedding 1 t 3 121s Load Shedding 2 t 3 221s . View in document p.69
Gambar 4.8 Respon Frekuensi Saat Konf 1. Mode operasi Gen
Gambar 4 8 Respon Frekuensi Saat Konf 1 Mode operasi Gen . View in document p.70
Gambar 4.20. Respon Frekuensi Saat Mode operasi Gen ONAN DIESEL OFF. StandAlone : Gen ONAN DISESL Delete (t=3s)
Gambar 4 20 Respon Frekuensi Saat Mode operasi Gen ONAN DIESEL OFF StandAlone Gen ONAN DISESL Delete t 3s . View in document p.82
Gambar 4.21. Respon Tegangan Saat Mode operasi Gen ONAN DIESEL OFF LS 1. StandAlone : Gen ONAN DISESL Delete (t=3s) Load shedding 1(t=3,36)
Gambar 4 21 Respon Tegangan Saat Mode operasi Gen ONAN DIESEL OFF LS 1 StandAlone Gen ONAN DISESL Delete t 3s Load shedding 1 t 3 36 . View in document p.83
Gambar 4.22. Respon Frekuensi Saat Mode operasi Gen ONAN Load shedding 1(t=3,36)DIESEL OFF LS 1
Gambar 4 22 Respon Frekuensi Saat Mode operasi Gen ONAN Load shedding 1 t 3 36 DIESEL OFF LS 1. View in document p.84
Gambar 4.25 Respon Tegangan Saat Mode operasi Gen CNT + CNT 2 OFF. Integrasi : Gen CNT +CNT 2 Delete (t=3s)
Gambar 4 25 Respon Tegangan Saat Mode operasi Gen CNT CNT 2 OFF Integrasi Gen CNT CNT 2 Delete t 3s . View in document p.87
Gambar 4.27 Respon Tegangan Saat Mode operasi Gen CNT + CNT 2 OFF. Integrasi : Gen CNT +CNT 2 shedding 1(t=3,26)Delete (t=3s) Load
Gambar 4 27 Respon Tegangan Saat Mode operasi Gen CNT CNT 2 OFF Integrasi Gen CNT CNT 2 shedding 1 t 3 26 Delete t 3s Load . View in document p.89
Gambar 4.28 Respon Frekuensi Saat Mode operasi Gen CNT + CNT 2 OFF. Integrasi : Gen CNT +CNT 2 Delete (t=3s) Load shedding 1(t=3,26)
Gambar 4 28 Respon Frekuensi Saat Mode operasi Gen CNT CNT 2 OFF Integrasi Gen CNT CNT 2 Delete t 3s Load shedding 1 t 3 26 . View in document p.90
Gambar 4.29 Respon Tegangan Saat Mode operasi Gen CNT + CNT 2 OFF. Integrasi : Gen CNT +CNT 2 shedding 1(t=3,26) Load shedding 2(t=3,41)Delete (t=3s) Load
Gambar 4 29 Respon Tegangan Saat Mode operasi Gen CNT CNT 2 OFF Integrasi Gen CNT CNT 2 shedding 1 t 3 26 Load shedding 2 t 3 41 Delete t 3s Load . View in document p.91
Gambar 4.30 Respon Frekuensi Saat Mode operasi Gen CNT + CNT 2 OFF. Integrasi : Gen CNT +CNT 2 shedding 1(t=3,26) Load shedding 2(t=3,41)Delete (t=3s) Load
Gambar 4 30 Respon Frekuensi Saat Mode operasi Gen CNT CNT 2 OFF Integrasi Gen CNT CNT 2 shedding 1 t 3 26 Load shedding 2 t 3 41 Delete t 3s Load . View in document p.92
Gambar 4.31 Respon Tegangan Saat Mode operasi MtrStart 1. StandAlone : Motor Start, CB Close (t=3s)
Gambar 4 31 Respon Tegangan Saat Mode operasi MtrStart 1 StandAlone Motor Start CB Close t 3s . View in document p.93
Gambar 4.32 Respon Frekuensi Saat Mode operasi MtrStart 1. StandAlone : Motor Start, CB Close (t=3s)
Gambar 4 32 Respon Frekuensi Saat Mode operasi MtrStart 1 StandAlone Motor Start CB Close t 3s . View in document p.94
Gambar 4.33 Respon Tegangan Saat Mode operasi MtrStart 2. StandAlone : Motor Start, CB Close (t=3s)
Gambar 4 33 Respon Tegangan Saat Mode operasi MtrStart 2 StandAlone Motor Start CB Close t 3s . View in document p.95
Gambar 4.34 Respon Frekuensi Saat Mode operasi MtrStart 2. StandAlone : Motor Start, CB Close (t=3s)
Gambar 4 34 Respon Frekuensi Saat Mode operasi MtrStart 2 StandAlone Motor Start CB Close t 3s . View in document p.96
Gambar 4.35 Respon Tegangan Saat Mode operasi MtrStart 2. Integrasi : Motor Start, CB Close (t=3s)
Gambar 4 35 Respon Tegangan Saat Mode operasi MtrStart 2 Integrasi Motor Start CB Close t 3s . View in document p.97
Gambar 4.36 Respon Frekuensi Saat Mode operasi MtrStart 1. Integrasi : Motor Start, CB Close (t=3s)
Gambar 4 36 Respon Frekuensi Saat Mode operasi MtrStart 1 Integrasi Motor Start CB Close t 3s . View in document p.98
Gambar 4.38 Respon Frekuensi Saat Mode operasi MtrStart 2. Integrasi : Motor Start, CB Close (t=3s)
Gambar 4 38 Respon Frekuensi Saat Mode operasi MtrStart 2 Integrasi Motor Start CB Close t 3s . View in document p.100
Gambar 4.39
Gambar 4 39 . View in document p.101
Gambar 4.40
Gambar 4 40 . View in document p.102

Referensi

Memperbarui...